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病毒,與生命如影隨形
胡軒逸//agustinmoreno.com2014-08-14來(lái)源:光明日?qǐng)?bào)
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  反攻埃博拉,主力手段依然是科研,診斷方法、防控手段、新藥研制,這些工作在中美歐等國(guó)家和地區(qū)正迅速實(shí)施,讓人們充滿希望。 新華社發(fā) 徐駿作

  這個(gè)夏天,全球拉響了埃博拉警戒。這是一種由病毒引起的致命疾病,雖然它的傳播途徑很有限——無(wú)法像感冒病毒那樣通過(guò)飛沫傳播,這種只能通過(guò)體液和被污染的針頭等工具傳播的病毒依然造成近千人不幸死亡。其實(shí),在生命體漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中,病毒始終與生命體如影隨形。

  病毒,依賴宿主生存

  病毒是由一個(gè)核酸分子(DNA或RNA)與蛋白質(zhì)構(gòu)成或僅由蛋白質(zhì)構(gòu)成的非細(xì)胞形態(tài)的、靠寄生生活的生命體。病毒個(gè)體微小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,由于沒(méi)有實(shí)現(xiàn)新陳代謝所必需的基本系統(tǒng),所以病毒自身并不能復(fù)制。

  但當(dāng)它接觸到宿主細(xì)胞時(shí),便脫去其蛋白質(zhì)外套,它的核酸(基因)侵入宿主細(xì)胞內(nèi),借助后者的復(fù)制系統(tǒng),按照病毒基因的指令復(fù)制新的病毒。病毒能夠在宿主體內(nèi)快速增殖出數(shù)目龐大的子毒,并通過(guò)變異產(chǎn)生巨大的遺傳多樣性,對(duì)宿主環(huán)境具有驚人的適應(yīng)能力。這就是病毒對(duì)宿主巨大的危害之所在。

  按照達(dá)爾文的進(jìn)化論,在自然界中不具有進(jìn)化優(yōu)勢(shì)的基因?qū)?huì)被自然淘汰。那么過(guò)于簡(jiǎn)單的病毒是如何生存下來(lái)的呢?要知道,病毒在進(jìn)化過(guò)程中看似并不具有優(yōu)勢(shì),比如連基本的自主代謝都不能——對(duì)宿主的依賴性太強(qiáng),不能自主移動(dòng);在宿主間傳播的難度太大,缺乏有效的保護(hù)結(jié)構(gòu)——不能在環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間保持感染力。但由于病毒基因組復(fù)制的保真性極低,所以非常容易產(chǎn)生突變,進(jìn)而獲得逃避宿主免疫攻擊的強(qiáng)大能力。這就是病毒能夠在數(shù)億萬(wàn)年的自然進(jìn)化歷程中被留存下來(lái)的根本原因。

  病毒要生存,就得一般不會(huì)導(dǎo)致宿主個(gè)體立即死亡或物種大規(guī)模死亡,否則宿主不存在了,病毒就沒(méi)有了棲身之處。病毒在與宿主共同生活的過(guò)程中協(xié)同進(jìn)化——宿主的免疫系統(tǒng)不會(huì)殺死病毒,病毒也不會(huì)立即或大規(guī)模殺死宿主。在這個(gè)過(guò)程中,病毒往往會(huì)獲得逃避宿主免疫攻擊的能力,也會(huì)變得對(duì)宿主的傷害越來(lái)越小。比如,肝炎病毒往往在感染患者幾十年后才會(huì)致人死亡,一些皰疹病毒甚至可以伴隨人類一生而不會(huì)導(dǎo)致明顯的癥狀。

  不過(guò),在宿主中“安分守己”的病毒,偶然間可能出現(xiàn)跨物種的感染和傳播,比如人類食用野生動(dòng)物,從而在短期內(nèi)對(duì)新宿主造成巨大的危害。這是因?yàn)椴《救狈托滤拗鏖L(zhǎng)期共同進(jìn)化的漫長(zhǎng)適應(yīng)過(guò)程。比如,原本在一些種類的蝙蝠中存在的SARS冠狀病毒,對(duì)蝙蝠沒(méi)有任何危害,但卻對(duì)人類有極大的危害;原本在阿米巴原蟲中存在的巨型病毒,不會(huì)危害阿米巴原蟲的健康,但卻可能導(dǎo)致人類出現(xiàn)輕微的肺炎。再比如,艾滋病毒雖然對(duì)人類的健康構(gòu)成全球性的嚴(yán)重災(zāi)難,但卻與原宿主西非黑猩猩和諧相處;埃博拉病毒讓所有人聞風(fēng)喪膽,然而卻跟原宿主果蝠相安無(wú)事。

  病毒也在參與生命進(jìn)化

  一直以來(lái),人們都把病毒看成是恐怖的惡魔。然而,凡事都有兩面性?茖W(xué)家近來(lái)發(fā)現(xiàn),病毒這種讓人聞風(fēng)色變的大自然殺手,有時(shí)也會(huì)幫助其他生物進(jìn)化。一些科學(xué)家認(rèn)為,人類的進(jìn)化就很可能得益于病毒的幫忙。

  美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣克魯斯分校的研究人員曾在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn):在進(jìn)化的過(guò)程中,人和其他脊椎動(dòng)物直接從病毒那里獲得了100多種基因。他們從大量的研究中發(fā)現(xiàn),人類自身體內(nèi)復(fù)制DNA的酶系統(tǒng)也可能來(lái)自病毒。這顯然是病毒輸送自己的基因到人體和高級(jí)哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的結(jié)果,并極大地推動(dòng)了人的細(xì)胞和高級(jí)生物的細(xì)胞的進(jìn)化。

  過(guò)去,我們?nèi)祟惪傉J(rèn)為病毒最基本的功能是“致病”。但放在今天的科學(xué)視野下,這種觀點(diǎn)并不全面。實(shí)際上,導(dǎo)致疾病的病毒很多只是在爆發(fā)感染的極短時(shí)間內(nèi)在人體生存,只有少量的病毒變體能在人體內(nèi)存在較長(zhǎng)時(shí)間。這些病毒不僅不引起癥狀,還能隨宿主一道進(jìn)化。

  例如,一些內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒在進(jìn)化中與哺乳動(dòng)物細(xì)胞形成了非常親密的關(guān)系,并成為包括人類在內(nèi)的高級(jí)哺乳動(dòng)物DNA中的組成部分。這些內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒是一些病毒的殘余,它們?cè)诤芄爬系臅r(shí)候就以自己的方式進(jìn)入哺乳動(dòng)物的染色體之中。科學(xué)研究已經(jīng)顯示,人類基因組的8%是由內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒的基因組成的。

  意大利的科學(xué)家們找到了病毒如何改變?nèi)祟愡M(jìn)化歷程的更多證據(jù)。他們?cè)谌祟惖?39個(gè)基因中發(fā)現(xiàn)了400多種不同的變異,這些基因變異對(duì)人們是否容易感染病毒至關(guān)重要。他們表示,這139個(gè)基因是在人類的進(jìn)化過(guò)程中被挑選出來(lái)的。

  科研人員分析了來(lái)自全球不同地區(qū)的52個(gè)人種的基因組,這些地區(qū)均遭遇了人類在20萬(wàn)年的進(jìn)化過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)的病毒。他們仔細(xì)研究了這52個(gè)人種的基因組,并將發(fā)現(xiàn)的感染與基因變異聯(lián)系在一起。他們認(rèn)為這是一種找到同病毒有關(guān)的基因的好辦法。結(jié)果他們發(fā)現(xiàn),感染多種不同病毒的人種的基因變異更多。這些研究人員認(rèn)為,該發(fā)現(xiàn)有助于解釋為什么有些人能夠毫發(fā)無(wú)傷地度過(guò)流感季節(jié),而有些人卻很容易感染流感病毒。

  病毒,或許也是自然選擇的一部分

  讓我們?cè)僬f(shuō)回埃博拉病毒。早在2007年,科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)那些擁有HLA-B07和HLA-B14基因的人更有可能在埃博拉病毒的侵襲中活下來(lái),而那些擁有HLA-B67和HLA-B15基因的人則更有可能在感染中死去。甚至有一些人可能一輩子都攜帶埃博拉病毒,但卻并不發(fā)病,只要他們有NPC1基因的一個(gè)突變——埃博拉病毒需通過(guò)NPC1進(jìn)入細(xì)胞核進(jìn)行自身復(fù)制。

  專門研究病毒遺傳學(xué)與進(jìn)化的英國(guó)蘭卡斯特大學(xué)生物信息學(xué)研究者德里克·蓋瑟洛說(shuō),在歐洲,大約每300~400人中就有1個(gè)人擁有這種NPC1基因突變。在另一些地區(qū),這種免疫基因突變更普遍。比如,在加拿大東南沿岸的新斯科舍省,10%~26%的人口有這種免疫基因突變。不過(guò),這種基因突變?cè)诜侵奕丝谥姓加卸嗌俦壤,目前還不知道。

  不過(guò)即使你擁有突變的基因,也不意味著就能逃過(guò)埃博拉,蓋瑟洛指出,這些對(duì)埃博拉抵抗力的研究是在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里做的,所以目前尚不知道NPC1基因突變的攜帶者在現(xiàn)實(shí)中是否真的對(duì)埃博拉病毒有抵抗力。

  有些研究進(jìn)化的科學(xué)家認(rèn)為,這雖然看起來(lái)有些無(wú)情,但病毒或許也是自然選擇的一部分。比如,艾滋病?茖W(xué)家早就發(fā)現(xiàn),并非所有艾滋病毒的攜帶者都會(huì)犯病,少數(shù)人天生就具有對(duì)艾滋病毒的免疫力。研究發(fā)現(xiàn),有一小部分人——大約每200名感染者中就有這樣一個(gè)人。他們?cè)诮佑|艾滋病毒后,發(fā)展成艾滋病的速度很慢,有些甚至不會(huì)患上這種致命疾病。研究還發(fā)現(xiàn),天生具有艾滋病毒免疫能力的人,體內(nèi)含有一種被稱作HLA(人類白細(xì)胞抗原)-B57的基因。研究人員發(fā)現(xiàn),HLA-B57促使身體產(chǎn)生更多強(qiáng)大的T細(xì)胞。而T細(xì)胞會(huì)對(duì)具有感染性的入侵者發(fā)起攻擊。與沒(méi)有這種基因的人相比,那些擁有HLA-B57的人體內(nèi)含有大量可以束縛住艾滋病毒蛋白的T細(xì)胞,并且更有可能識(shí)別出代表艾滋病毒蛋白的細(xì)胞,其中包括在感染過(guò)程中產(chǎn)生的變異蛋白。

  我們可以試著大膽地想象,如果沒(méi)有發(fā)達(dá)的現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù),那么感染艾滋病毒后,肯定會(huì)有大量的人死去,但那些對(duì)于艾滋病毒有天然免疫力的少數(shù)人會(huì)幸存下來(lái)。然后他們互相結(jié)合,所生育的后代中肯定有不少攜帶這種對(duì)艾滋病毒有免疫力的基因的。然后他們繼續(xù)繁衍下去。最終的結(jié)果是,艾滋病毒與他們的后代和諧共存。

  不過(guò)人類之所以被稱為“智慧生命”,就是因?yàn)閺哪撤N程度上,我們可以不總是被自然左右,嘗試著讓一切按照有利于人類發(fā)展的方向前進(jìn)。關(guān)于病毒的研究,從未終止、不斷前行。好消息是,兩名感染埃博拉病毒的美國(guó)患者在接受實(shí)驗(yàn)性新藥治療后已經(jīng)出現(xiàn)好轉(zhuǎn),雖然最終療效和是否有后遺癥還有待觀察,但至少說(shuō)明,戰(zhàn)勝病毒,人類很有希望。

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